基于電力電子電路的功率-信號復合傳輸方法和理論研究.pdf

1、本文將電力電子電路與通信技術(shù)相結(jié)合，在傳統(tǒng)的電力電子電路與PWM控制技術(shù)基礎上，應用數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，提出了利用功率變換電路同時實現(xiàn)功率變換和數(shù)字信號傳輸?shù)姆椒?，并分析了功率變換/信號傳輸在頻域和時域的實現(xiàn)方式，即功率/信號頻分復合傳輸和功率/信號時分復合傳輸。
　　 功率/信號頻分復合傳輸可以通過電力電子電路的功率/信號頻分復合調(diào)制方法實現(xiàn)。功率/信號頻分復合調(diào)制在傳統(tǒng)的PWM控制基礎上，利用開關(guān)次諧波作為載波傳輸數(shù)據(jù)。

2、功率/信號頻分復合調(diào)制有兩種基本方法:PWM/FSK調(diào)制和PWM/PSK調(diào)制。通過功率/信號頻分復合調(diào)制，電力電子電路的輸入開關(guān)紋波和輸出開關(guān)紋波均包含了數(shù)據(jù)信息。由于開關(guān)紋波信號的幅值與電路拓撲、輸入電壓、輸出電壓及負載等因素相關(guān)，為保證通信信號的穩(wěn)定，功率/信號頻分復合傳輸系統(tǒng)應選擇開關(guān)紋波變化較小的電路拓撲。在恒壓輸出和負載電流大范圍變化的條件下，通過對基本DC/DC拓撲輸入紋波與輸出紋波的分析，得到如下結(jié)論:Boost拓撲適合在

3、輸入端實現(xiàn)通信功能;Buck拓撲適合在輸出端實現(xiàn)通信功能;Cuk拓撲在輸入端或輸出端均可實現(xiàn)通信功能;而Buck-Boost在輸入端或輸出端均不適合。
　　 本文還以Boost電路為例，詳細分析了PWM/FSK和PWM/2PSK直序擴頻復合調(diào)制與解調(diào)的實現(xiàn)過程，推導了載波頻率和載波形狀的選擇原則，并分別針對這兩種調(diào)制方法，設計了相應的數(shù)字解調(diào)算法，最后通過實驗驗證了這兩種調(diào)制方法的正確性。
　　 功率變換電路通過時分方式

4、實現(xiàn)功率變換/信號傳輸?shù)脑硎抢秒娏﹄娮与娐穫鬟f能量的間隙，傳輸數(shù)字信號。該方法具有電路結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強的優(yōu)點，但是不能實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出功能。本文將功率/信號時分復合傳輸系統(tǒng)的傳輸設備分為供電設備和受電設備，在此基礎提出了通用功率/信號時分復合傳輸系統(tǒng)的設計方法:首先確定功率/信號傳輸?shù)臅r序，其次設計供電設備和受電設備的電源電路，最后設計通信電路。根據(jù)該方法，給出了幾種基本的電源電路和通信電路。
　　 功率/信號時分復合傳輸

5、系統(tǒng)的應用場合之一是分布式控制系統(tǒng)，傳輸距離較遠，因此必須考慮傳輸線效應。本文詳細分析了功率開關(guān)電路串聯(lián)傳輸線時的工作過程，理論分析和實驗結(jié)果均表明，在脈沖電源輸出端實現(xiàn)阻抗匹配可以有效改善線路末端的電壓波形，但是無法抑制源端的關(guān)斷反射尖刺。抑制傳輸線效應的另一種方法是增加脈沖電源輸出的上升沿和下降沿時間。本文設計了一種軟開關(guān)電路，通過調(diào)節(jié)諧振參數(shù)控制輸出電壓脈沖的上升沿和下降沿時間，以降低傳輸線效應的不利影響。該電路的傳輸效果通過實驗